论文-基于单片机的信号发生器设计

中南民族大学中南民族大学 毕业论文毕业论文 设计设计 学院 计算机科学学院 专业 自动化 年级 2009 题目 基于单片机的信号发生器系统设计 学生姓名 韦冬成 学号 09064020 指导教师 职称 2013 年 5 月 中南民族大学本科毕业论文 设计 原创性声明中南民族大学本科毕业论文 设计 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 本人完全意 识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名 年 月 日 目目 录录 摘要 1 关键词 1 引言 2 1 系统结构与原理 2 1 1 STC12C5A60S2 单片机 2 1 2 D A 转换模块 3 1 3 按键输入模块 6 1 4 液晶显示模块 6 1 5 运算放大器模块 8 2 系统软件设计 9 2 1 主程序模块 9 2 2 定时器中断 0 模块 12 3 系统仿真 13 3 1 仿真电路的搭建 13 3 2 正弦波输出的仿真 13 3 3 矩形波输出的仿真 14 4 安装调试及测量数据分析 14 4 1 安装调试过程 14 4 2 频率数据的测量与效果分析 15 结论 16 致 谢 16 参考文献 16 附录一 总电路仿真原理图 17 附录二 实物图 18 1 基于单片机的信号发生器系统设计 摘要 随着科学技术的发展 信号发生器已成为广泛应用于电子电路 自动控制系统 测试仪器和 教学实验等技术领域的常用信号源 基于上述原因 本文将介绍一种基于51单片机STC12C5A60S2 为主控芯片的信号发生器系统 该系统由 51 单片机 按键输入模块 液晶显示模块 D A 转换 模块和运算放大器模块组成 可以将当前输出波形的种类及其频率显示在液晶屏幕上 用户可以 通过按键改变输出波形的类型和频率 经全面测试 该系统实用可行 操作简单 显示信息清晰 准确 关键词关键词 信号发生器 单片机 D A 转换 Based the SCM signal generator system design Abstract With the development of science and technology the signal generator has become widely used in electronic circuits automatic control systems test equipment and teaching experiments and other technical fields commonly used signal source For these reasons this article will introduce a 51 single chip STC12C5A60S2 based master chip signal generator system the system consists of 51 single chip system the key input module LCD module D A conversion module and op amp module you can the types and frequency of the current output waveform is displayed on the LCD screen the user can use keys to change the type and frequency of the output waveform After extensive testing the system is practical and feasible simple operation clear and accurate information The system also has the advantages of circuit is simple inexpensive superior performance Key words Signal generator SCM D A converter 2 引言引言 在测试 研究或调整电子电路及设备时 为测定电路的一些电参量 如测量频率响应 噪声 系数 为电压表定度等 都要求提供符合所定技术条件的电信号 以模拟在实际工作中使用的待 测设备的激励信号 通过测量 对比来判断信号处理电路的功能和特性是否达到设计要求 信号 发生器作为一种通用的电子仪器 在生产 科研 测控 通讯等领域都得到了广泛的应用 但 市面上能看到的仪器在频率精度 带宽 波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的 需求 加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产 使得研发一种低功耗 小体积 能产生多种 波形的低频信号发生器成为可能 所以本设计采用 51 单片机和 DAC0832 集成芯片设计了一个低 频信号发生器 1 系统系统结构与原理结构与原理 基于单片机的信号发生器系统主要由 51 单片机最小系统 D A 输出模块 运放模块 按键 输入模块和显示模块 等部分组成 如图 1 1 所示 系统的工作原理 系统上电启动后 51 单片机根据程序的初始设置 读取 ROM 中存储的数 据输出到 D A 输出模块 同时显示模块显示相应的波形和频率信息 D A 输出模块根据得到的数 字信号输出相应的模拟信号 再经过运算放大器模块处理后输出对应的波形 整个过程单片机一 直循环扫描按键 如果有按键按下 51 单片机会根据按键的信息改变输出数据 从而改变波形 的种类或者波形的频率 同时更新显示模块上的显示信息 51 单片机是整个波形发生器的核心 部分 通过检测按键 得到用户的输入信息 判断用户需要输出的是正弦波还是矩形波 并判断 需要输出多大频率的波形 然后输出相应数字信号到数模转换器 数模转换器将数字信号转换成 模拟信号 经过运算放大器处理后最终输出所需要的波形 波形 ROM 表是将信号一个周期等间距地分离成 64 个点 储存在单片机的 ROM 内 波形 ROM 表 是 通 过 MATLAB 生 成 的 例 如 正 弦 表 MATLAB 生 成 的 程 序 为 x 0 2 pi 64 2 pi y round sin x 127 128 系统各模块功能如下 1 1 STC12C5A60S2 单片机 STC12C5A60S2 是 STC 生产的单时钟 机器周期 1T 的单片机 是高速 低功耗 超强抗干 扰的新一代 8051 单片机 指令代码完全兼容传统 8051 但速度快 8 12 倍 内部集成 MAX810 专 用复位电路 2 路 PWM 8 路高速 10 位 A D 转换 针对电机控制 强干扰场合 STC12C5A60S2 单片机为双列直插式 40 个引脚的集成芯片 STC12C5A60S2 单片机主要特性如下 增强型 8051CPU 1T 1024G 单时钟 机器周期 64K 字节片内 ROM 擦写次数在十万次以上 按键输入 模块 51 单片机 STC12C5A60S2 D A 输出模块 显示模块 运算放大器模块 图 1 1 系统结构框图 3 1280 字节 RAM 通用 I O 口 复位后为 准双向口 弱上拉 有 EEPROM 功能 看门狗 PWM2 路 通用全双工异步串行口 UART 双串口 RxD2 P1 2 TxD2 P1 3 内部集成 MAX810 专用复位电路 外部掉电检测电路 4 个 16 位定时器 3 个时钟输出口 可由 T0 的溢出在 P3 4 T0 输出时钟 可由 T1 的溢出在 P3 5 T1 输出 时钟 独立波特率发生器可以在 P1 0 口输出时钟 A D 转换 10 位精度 ADC 共 8 路 转换速度可达 250K S 单片机最小系统主要有两大基本电路 包括振荡电路和复位电路 振荡电路 XTAL1 XTAL2 为内部振荡器电路 反相放大器 的输入端和输出端 外接 晶振电路 本设计中为了得到较高的频率 使用的外部晶体频率为 22 1184MHz 复位电路 RES 复位引脚输入高电平使 STC12C5A60S2 单片机复位 返回低电平退出复位 其电路如图 1 2 所示 STC12C5A60S2 单片机作为中央处理系统 在本设计中起着至关重要的作用 其主要功能 读取用户的输入信息 输出数字信号到 D A 模块 控制液晶显示器显示信息 图 1 2 单片机最小系统电路 1 2 D A 转换模块 D A 转换模块主要由 DAC0832 数模转换器组成 DAC0832 数模转换器是 8 分辨率的 D A 转换 集成芯片 由 8 位输入锁存器 8 位 DAC 寄存器 8 位 D A 转换器及转换控制电路四部分构成 DAC0832 中有两级锁存器 第一级锁存器称为输入寄存器 它的锁存信号为 ILE 第二级锁存器 称为 DAC 寄存器 它的锁存信号为传输控制信号 因为有两级锁存器 DAC0832 可以工作 在双缓冲器方式 即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量 这样能有效地提高转换速度 此 外 两级锁存器还可以在多个 D A 转换器同时工作时 利用第二级锁存信号来实现多个转换器同 步输出 如图 1 3 所示 XFER 4 图 1 3 DAC0832 内部结构图 图 1 3 中 LE 为高电平 和为低电平时 为高电平 输入寄存器的输出跟随输入而 变化 此后 当由低变高时 为低电平 资料被锁存到输入寄存器中 这时的输入寄存 器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化 对第二级锁存器来说 和同时为低电平 时 为高电平 DAC 寄存器的输出跟随其输入而变化 此后 当由低变高时 变为低 电平 将输入寄存器的资料锁存到 DAC 寄存器中 DAC0832 的主要特性参数如下 分辨率为 8 位 电流稳定时间 1us 可单缓冲 双缓冲或直接数字输入 只需在满量程下调整其线性度 单一电源供电 5V 15V 低功耗 DAC0832 的引脚图如图 1 4 所示 图 1 4 DAC0832 引脚图 引脚说明如下 D0 D7 8 位数据输入线 TTL 电平 有效时间应大于 90ns 否则锁存器的数据会出错 ILE 数据锁存允许控制信号输入线 高电平有效 CS 片选信号输入线 选通数据锁存器 低电平有效 WR1 数据锁存器写选通输入线 负脉冲 脉宽应大于 500ns 有效 CS WR1 的逻辑组合产生 LE1 当 LE1 为 高电平时 数据锁存器状态随输入数据线变 换 LE1 的负跳变时将输入数据锁存 XFER 数据传输控制信号输入线 低电平有效 负脉冲 脉宽应大于 500ns 有效 WR2 DAC 寄存器选通输入线 负脉冲 脉宽应大于 500ns 有效 IOUT1 电流输出端 1 其值随 DAC 寄存器的内容线性变化 IOUT2 电流输出端 2 其值与 IOUT1 值之和为一常数 Rfb 反馈信号输入线 改变 Rfb 端外接电阻值可调整转换满量程精度 Vcc 电源输入端 Vcc 的范围为 5V 15V VREF 基准电压输入线 VREF 的范围为 10V 10V AGND 模拟信号地 DGND 数字信号地 DAC0832 的操作时序说明如下 由图 1 5 的 DAC0832 芯片的操作时序图可以看出 当 CS 为低电平后 数据总线上数据才开 始保持有效 然后再将 WR 置低 从 Iout 线上可以看出 在 WR 置底 ts 后 D A 转换结束 Iout 1 WR 1 LE 1 WR 1 LE XFER2 WR 2 LE 2 WR 2 LE 5 输出稳定 若只控制转换一次转换的话 接下来将 WR 和 CS 拉高即可 若连续转换则只需要改变 数字端口输入数字 图 1 4 DAC0832 芯片的操作时序图 DAC0832 可以用作单极性电压输出 亦可以用作双极性电压输出 也可以用作程控放大器 DAC0832 的与单片机的连接方式有三种方式 单缓冲 双缓冲 直通方式 其中 1 单缓冲方 式是控制输入寄存器和 DAC 寄存器同时接收数据 或者只用输入寄存器而把 DAC 寄存器接成直通 方式 此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形 2 双缓冲方式是先使输 入寄存器接收数据 再控制输入寄存器的输出数据到 DAC 寄存器 即分两次锁存输入数据 此方 式适用于多个 D A 转换同步输出的情节 3 直通方式是数据不经两级锁存器锁存 即是将 均接地 ILE 接高电平 此方式适用于连续反馈控制线路 不过在使用时 必须 通过另加 I O 接口与 CPU 连接 以匹配 CPU 与 D A 转换 本系统设计采用的是直通方式 DAC0832 在电路中的连接如图 1 6 所示 其中 单片机的 P0 口加了上拉电阻 RP1 之所以要加上拉电阻 是因为 P0 口片内无上拉电阻 P0 为 I O 口工作状 态时 上方 FET 被关断 从而输出脚浮空 因此 P0 用于输出线时为开漏输出 且由于片内无上 拉电阻 上方 FET 又被关断 P0 输出 1 时无法拉升端口电平 DAC0832 连续接收单片机传输过来 的数字信号 然后转换成模拟信号后输出到运算放大器的输入端 图 1 6 DAC0832 在电路中的连接 1 WR 2 WR XFERCS 6 1 3 按键输入模块 按键一般有多种方式的连接 常见有独立按键和矩阵按键 本系统只需要用按键来改变波形 类型和波形频率 因此只需两个按键即可 一个按键改变波形的种类 另外一个改变波形的频率 其连接图如图 1 7 所示 连接 P1 0 的按键 K1 用来改变波形的种类 连接 P1 1 的按键 K2 用来改 变波形的频率 图 1 7 按键输入模块 按键连接要经过消抖处理 所谓消抖 即是消除按键因为机械抖动产生的误触 机械式按键 在按下或释放时 由于机械弹性作用的影响 通常伴随有一定时间的触点机械抖动 然后其触电 才能稳定下来 抖动时间一般为 5ms 到 10ms 在触电抖动期间检测按键的通与断状态 可能导 致判断出错 其消抖的方法有两种 1 硬件消抖 按键的机械抖动可采用硬件电路来消除 较为适用于按键较少的情况 2 软件消抖 在检测到有按键按下时 先执行 10ms 的延时程序 然后再重新检测该按键是 否仍然按下 以确认该按键按下不是因抖动引起的 同理 在检测到该按键释放时 也采用先延 时再判断的方法消除抖动的影响 本设计中采用软件消抖的方法 按键输入模块的工作过程为 按下 K1 时 单片机会检测到这个按键按下 因为设定此按键 为控制波形类型按键 所以单片机会改变波形的输出 当前是正弦波输出时 按下此按键会变成 矩形波输出 而若当前为矩形波输出时 按下会变成正弦波输出 而 K2 按下时 因为初始默认 频率为 160Hz 因此按下第一次会将会输出 200Hz 第二次输出 266Hz 第三次输出 400Hz 第四 次输出 800Hz 再按下时又输出 160Hz 如此往复 由此可见此两个按键可分别控制波形的类型 和频率 1 4 液晶显示模块 本系统的显示模块采用诺基亚 5110 液晶显示器 其外观图如图 1 8 所示 Nokia 诺基亚 5110LCD 是 NOKIA 公司生产的可用于其 5110 6150 6100 等系列移动电话的液晶显示器 国内 厂家也生产有类似的兼容产品 该产品除应用于移动电话外 也可广泛应用于各类便携式设备的 显示系统 与其它类型的产品相比 该显示器具有以下特点 84x48 的点阵 LCD 可以显示 4 行汉字 采用串行接口与主处理器进行通信 接口信号线数量大幅度减少 包括电源和地在内的 信号线仅有 9 条 支持多种串行通信协议 如 AVR 单片机的 SPI MCS51 的串口模式 0 等 传 输速率高达 4Mbps 可全速写入显示数据 无等待时间 可通过导电胶连接模块与印制版 而不用连接电缆 用模块上的金属钩可将模块固定到 7 印制板上 因而非常便于安装和更换 LCD 控制器 驱动器芯片已绑定到 LCD 晶片上 模块的体积很小 采用低电压供电 正常显示时的工作电流在 200 A 以下 且具有掉电模式 诺基亚 5110 液晶模块的这些特点非常适合于电池供电的便携式通信设备和测试设备 图 1 8 诺基亚 5110 液晶显示器 因为 5110 供电电压为 5V 单片机引脚输出电压也是 5V 经测试可以直接用单片机的引脚输 出的电压给液晶显示器供电 所以液晶显示器的电源引脚直接连接到单片机的 I O 口 引脚连接 说明如下 1 VCC 电源正极 连接单片机 P2 7 2 GND 电源负极 连接单片机 P2 6 3 SCE 片选信号 连接单片机 P2 5 4 RST 复位 连接单片机 P2 4 5 D C 数据 指令选择 连接单片机 P2 3 6 DN 串行数据线 连接单片机 P2 2 7 SCLK 串行时钟线 连接单片机 P2 1 8 LED 背光控制端 连接单片机 P2 0 诺基亚 5110 液晶显示器的操作时序为 SPI 时序 诺基亚 5110 PCD8544 的通信协议是一个 没有 MISO 只有 MOSI 的 SPI 协议 51 单片机没有 SPI 接口 但是可以使用 I O 模拟 SPI 协议 本设计就是根据诺基亚 5110 的操作时序用单片机的 I O 口模拟 SPI 协议操作诺基亚 5110 的 诺 基亚 5110 操作时序如图 1 9 所示 图 1 9 诺基亚 5110 操作时序图 由时序图可以看出 诺基亚5110的SCE控制端是片选信号相当于SPI中的从设备使能信号 SCLK 控制端是时钟信号相当于 SPI 中的时钟信号 SDIN 控制端是数据输入信号相当于 SPI 中 8 的从设备输入端 而 D C 控制端是诺基亚 5110 液晶的数据 命令切换端 与 SPI 发送信息一样 诺基亚 5110 发送信息时 SCE 片选信号先置为低电平 SCLK 提供时钟脉冲 SDIIN 基于此脉 冲完成数据传输 数据输入通过 SDIN 线 数据在时钟上升沿时被写入到液晶 在紧接着的下降 沿改变数据 完成一位数据传输 这样 完成八次时钟信号的改变后 就可以完成八位数据的传 输 给液晶传输八位数据 就可以传输液晶的一个命令或者一个点阵数据 通过连续写入足够的 信息就可以让液晶屏显示相应的文字或者图形信息 在本设计中 液晶显示器会根据从单片机接收到的数据 显示相应的信息 比如当前用户需 要输出 160Hz 的正弦波 用户通过按键输入后 液晶模块上面也会相应地显示当前输出 波形 正弦波 频率 160Hz 这样的信息 1 5 运算放大器模块 本系统的运算放大器采用 LM358 LM358 里面包括有两个高增益 独立的 内部频率补偿的 双运放 适用于电压范围很宽的单电源 而且也适用于双电源工作方式 它的应用范围包括传感 放大器 直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用 LM 运算放大器有如 下特点 内部频率补偿 低输入偏流 低输入失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽 包括接地 差模输入电压范围宽 等于电源电压范围 直流电压增益高 约 100dB 单位增益频带宽 约 1MHz 电源电压范围宽 单电源 3 30V 双电源 1 5 一 15V 低功耗电流 适合于电池供电 输出电压摆幅大 0 至 Vcc 1 5V LM358 运算放大器有塑封 8 引线双列直插式和贴片式两种 本设计使用双列直插式 其引脚 如图 1 10 所示 图 1 10 LM358 运算放大器引脚图 LM358 的 2 管脚与 DAC0832 的 IOUT1 11 引脚相连 LM358 的 3 管脚与 DAC0832 的 IOUT2 12 引脚相连 LM358 的 1 管脚与 DAC0832 的 RFB 9 引脚相连 第一级运算放大器的作用 是将 DAC0832 输出的电流信号转化为电压信号 V1 第二级运算放大器的作用是将 V1 反向放大 R4 R1 倍 在本设计中 R1 和 R4 均为 10K 为放大 1 倍 9 在第二个运算放大器的输出端连了一个低通滤波器 不加低通滤波器 虽然能够生成波形 但是生成的波形毛刺很多 效果较差 而加一个低通滤波器 不仅起到的滤波的作用 还起到了 平滑的作用 可以尽量减少毛刺 改善波形的输出效果 在本设计中低通滤波器的截止频率为 F 1 2 R3 C4 本设计中选择R3 为100 电阻 C4为104即100nF电容 截止频率F 16KHZ 实验表明 此时的输出波形效果很好 LM358 运算放大器在电路中的连接如图 1 11 所示 图 1 11 LM358 在电路中的连接图 2 系统软件设计系统软件设计 软件设计上 根据功能分了几个模块编程 模块主要有 主程序模块 定时器中断 0 模块 系统启动后 程序先对各模块硬件进行初始化 并初始化定时器 默认初始输出波形为 160Hz 的正弦波 并在液晶屏上显示相应的信息 然后主程序中循环检测按键 如果有按键按下 则判 断该按键是控制波形类型的按键还是控制波形频率的按键 如果是控制波形类型则改变指向数组 的指针指向存储对应波形类型的数组 如果是控制波形频率的按键按下则改变定时器的定时时间 本程序使用定时器中断的方式 定时一段时间则访问对应的波形数组输出对应的数据 生成对应 的波形 程序流程图如图 2 1 所示 2 1 主程序模块 在主程序模块中需要做的工作有 初始化定时器 初始化硬件模块 循环检测按键 初始化定时器时 因为启动时默认的频率为 160Hz 所以定时器的计数器值要与之对应 经 过测试 对应的初始值 TH0 为 255 十六进制 TL0 为 87 设置定时器 0 为模式 1 并使能定时 器 0 中断 且打开全局中断 定时器初始化代码如下 TMOD 0 x01 设置定时器 0 为模式 1 16 位定时器 TH0 255 启动默认频率为 160Hz TL0 87 TH0 与 TL0 拼成了 16 位的计数寄存器 这里设置其初值 10 定时器启动后它以 CPU 频率自增至 0 xffff 触发中断 ET0 1 使能定时器 0 中断 EA 1 使能全局中断 在本设计中 需要初始化的硬件主要是液晶模块 启动时清除屏幕并且显示默认的信息 即 波形 正弦波 频率 160Hz 初始化代码如下 LCD init LCD clear LCD write chinese string 0 0 12 3 0 0 LCD write chinese string 36 0 12 3 3 0 LCD write chinese string 0 2 12 3 9 0 LCD write english string 72 2 Hz LCD write english string 36 2 160 0 循环检测按键使用死循环的形式 因为初始化各模块后 进入死循环前定时器已启动 访问 存储波形数据的数组时用的是定时器中断的方式 所以主程序中用死循环方式扫描按键不会影响 波形的输出 循环检测的过程中 扫描到按键按下 会进行按键消抖 改变输出波形 更新显示 等操作 具体操作见如下代码 while 1 if KeyWave 0 KeyHz 0 有控制波形的按键按下 TR0 0 停止定时器 0 P0 0 x00 使输出电压先输出零 delay10ms 按键消抖 if KeyWave 0 控制波形类型 改变波形类型或 频率并更新显示 初始化各模块 检测按键 波形输出 开始 按键按下 否 是 图 2 1 程序流程图 开始 11 KeyNum if KeyNum 1 Wave while KeyWave 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write chinese string 36 0 12 3 3 0 if KeyNum 2 Wave while KeyWave 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write chinese string 36 0 12 3 6 0 if KeyNum 2 KeyNum 0 Wave while KeyWave 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write chinese string 36 0 12 3 3 0 if KeyHz 0 控制波形频率 HzCount HzCount 2 if HzCount 10 HzCount 0 if HzCount 0 THval 0 xff TLval 87 while KeyHz 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write english string 36 2 160 0 if HzCount 2 THval 0 xff 12 TLval 122 while KeyHz 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write english string 36 2 200 0 if HzCount 4 THval 0 xff TLval 158 while KeyHz 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write english string 36 2 266 6 if HzCount 6 THval 0 xff TLval 195 while KeyHz 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write english string 36 2 400 0 if HzCount 8 THval 0 xff TLval 231 while KeyHz 等待按键释放 TR0 1 启动定时器 0 LCD write english string 36 2 800 0 2 2 定时器中断 0 模块 本设计使用定时器中断方式 定时一定的时间产生中断 进入中断服务函数 在中断服务函 数内 把指向波形数组数据的指针的值赋值给单片机的 P0 口 因为 P0 口连接到采用直通方式的 DAC0832 因此 DAC0832 会根据 P0 口给的数据输出相应的数据 循环快速地输出波形数据中的数 据 即可产生对应的波形 中断服务函数代码如下 void Timer0 interrupt 1 TR0 0 进入中断后 首先停止定时器 0 防止服务函数运行时 中断再被触发 影 响代码执行 TH0 THval TL0 TLval 为了使定时器 0 中断以一定频率重复触发 将 TH0 TL0 恢复为初值 13 中断服务代码 P0 Wave Counter 指向波形数组数据的指针的值赋值给单片机的 P0 口 Counter Counter 64 以上是中断服务函数 TR0 1 中断服务代码运行完后 退出中断时 重新启动定时器 0 3 系统仿真系统仿真 本设计使用 Proteus 仿真软件进行了仿真 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 仿真软件 从原理图布图 代码调试到单片机与外围电路协同仿真 一键切换到 PCB 设计 真正实现了从概 念到产品的完整设计 是目前世界上唯一将电路仿真软件 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三 合一的设计平台 其处理器模型支持 8051 HC11 PIC10 12 16 18 24 30 DsPIC33 AVR ARM 8086 和 MSP430 等 2010 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器 并持续增加其他系列处理器模 型 在编译方面 它也支持 IAR Keil 和 MPLAB 等多种编译器 3 1 仿真电路的搭建 打开 Proteus 软件 新建一个设计图 摆放上所需要的仿真元器件和仿真仪器 然后连接 好线路 在摆放仿真器件时发现 仿真元器件库中没有诺基亚 5110 液晶 但是有诺基亚 7110 液晶 于是就在仿真中先用诺基亚 7110 液晶代替 诺基亚 7110 液晶的操作方式跟诺基亚 5110 的基本 一致 诺基亚 7110 液晶在仿真电路中与单片机的连接如图 3 1 所示 图 3 1 诺基亚 7110 连接图 3 2 正弦波输出的仿真 搭建好仿真电路后 开始仿真 因为默认先输出的是正弦波 于是先看看正弦波的输出效 果 运行仿真程序后 打开仿真示波器观察输出波形 发现正弦波的输出效果很好 正弦波输出的仿真效果如图 3 2 所示 14 图 3 2 正弦波仿真输出效果 3 3 矩形波输出的仿真 在电路中 控制波形类型的按键为 K1 所以要观察矩形波的输出效果 按下 K1 按键将正弦 波输出改变成矩形波输出即可 然后观察仿真示波器上显示的矩形波波形 发现输出的效果良好 矩形波输出的仿真效果如图 14 所示 图 3 3 矩形波仿真输出效果 4 安装调试及测量数据分析安装调试及测量数据分析 4 1 安装调试过程 焊接好电路 仔细检查线路连接 接通电源 给单片机和运算放大器等各模块供电 焊好硬件并供电后的实物如图 4 1 所示 图 4 1 实物图 15 连接示波器 并观察波形输出的效果 因为系统启动后默认先输出正弦波 因此在示波器上 应看到正弦波波形 如图 4 2 所示 正弦波输出的效果很好 图 4 2 正弦波实际输出效果 按下控制波形类型的 K1 按键 会切换到矩形波输出 此时观察示波器上的波形输出效果如 图 4 3 所示 矩形波的输出效果也很好 图 4 3 矩形波实际输出效果 本设计要求输出波形频率在一定范围内可调 因此为了使频率变化有规律且可调 本设计中 首先给定一个理论最小周期 T 即频率值最大为 800Hz 然后算出 2T 3T 4T 5T 时的理论频率 分别为 400Hz 266Hz 200Hz 160Hz 系统启动时的默认频率是输出 160Hz 开始调试时 因为频率的大小只是通过单片机定时器 定时时间来计算 因此误差会比较大 所以连接示波器后 还需要根据示波器上显示的频率实际